Nghiên cứu về sóng hài: Ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và các biện pháp hạn chế

CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ HẠN CHẾ SểNG HÀI

Trong bảng dưới đây giá trị THD được tính theo phần trăm của điện áp hiệu dụng định mức chứ không phải theo phần trăm của giá trị điện áp tần số cơ bản. Với một tải phi tuyến luôn có một mức công suất lớn nhất mà tại đó mức độ méo của dòng và áp sinh ra vẫn nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn IEEE 519-1992. Ta có thể giải thích một cách định tính như sau, cuộn kháng có tác dụng làm chậm tốc độ tăng của dòng khi dòng điện chuyển từ van này sang van khác ( chuyển mạch ).

Tính toán sụt áp với một bộ biến đổi cầu 6 xung, điện kháng ở phía xoay chiều có thể được biểu diễn bằng một điện trở tương đương ở phía một chiều có giá trị là (π/6) Xpu [9] và quy ước rằng không có tổn hao công suất trên điện trở này. Điện kháng phía xoay chiều này có thể là điện kháng tản của máy biến áp, nhưng trừ khi việc sử dụng máy biến áp là bắt buộc còn không thì dùng một cuộn kháng độc lập sẽ tiết kiệm chi phí hơn mà vẫn có hiệu quả tương đương [15]. Nội dung của phương pháp đa xung là sử dụng nhiều bộ biến đổi theo một cách thích hợp sao cho sóng hài sinh ra bởi bộ biến đổi này sẽ bị triệt tiêu bởi bộ biến đổi khác.

Việc các bộ biến đổi ngày càng được sử dụng rộng rãi đã đẩy mạnh việc ứng dụng phương pháp đa xung trong các ứng dụng công suất nhỏ tới 100 hp hoặc hơn. Mặc dù tải trong thực tế không thể giống nhau hoàn toàn, đây vẫn là một phương pháp giúp giảm thiểu sóng hài tới một mức độ khi trong hệ thống có nhiều bộ biến đổi điện tử công suất. Để các bộ biến đổi điện tử công suất có thể hoạt động một cách độc lập và duy trì được trạng thái dẫn của các van tại góc 120o trong sơ đồ nối sẽ sử dụng các máy biến áp liên pha.

Phương pháp dùng bộ lọc cho hệ thống, dù là lọc thụ động hay lọc tích cực, đều có ưu điểm là có thể tháo lắp thêm vào hệ thống khá dễ dàng nhưng lại chỉ là những giải pháp có tính chất tạm thời. Ta thấy nguồn sinh sóng hài là từ nhiều loại thiết bị khác nhau của các hãng sản xuất khác nhau và để xác định ai là người phải chịu trách nhiệm cho bộ lọc nào là điều không thể.

IH Nguồn

Thiết kế các bộ lọc tạo ra trở kháng thấp tại một tần số nhất định mà không gây ra trở kháng cao không mong muốn tại một tần số khác đòi hỏi cần có những thiết kế chi tiết. Ví dụ giá trị của tụ điện và cuộn kháng có thể thay đổi trong khoảng ±5% giá trị định mức, cũng như vậy phải tính đến cả thay đổi do nhiệt độ và các điều kiện làm việc khác. Máy phát điện dự phòng có trở kháng cao hơn rất nhiều so với trở kháng lưới điện dẫn đến điểm cộng hưởng song song lúc này có giá trị thấp hơn nhiều và như vậy sẽ dẫn đến việc khuyếch đại các sóng hài.

Dòng điện trong dây trung tính lúc này có hai đường để đi, cả hai đều có trở kháng thấp đó là qua trung tính nối đất và qua máy biến áp đấu tam giác-sao hoặc máy biến áp đấu zigzag. Nguồn hài thứ tự không lớn nhất luôn là hài bậc 3 sinh ra từ hệ thống điện của các tòa nhà cao tầng, nơi sử dụng nhiều đèn huỳnh quang, máy tính và các thiết bị liên quan.[11]. Ở Việt Nam hiện nay vấn đề chất lượng điện năng và đặc biệt là vấn đề hạn chế ảnh hưởng của sóng hài với chất lượng điện năng hiện đang ngày càng thu hút được sự quan tâm của các bên liên quan.

Vì vậy, biến tần giảm thiểu sóng hài của ABB cung cấp giải pháp đơn giản, giá thành thấp để thoả mãn các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về chất lượng nguồn.“ Hoặc biến tần Altivar có thông tin về đặc điểm “sử dụng công nghệ “Reduced-Capacitance”: vận hành không gây ảnh hưởng sóng hài lên lưới điện cung cấp THDI < 30%. Tuy nhiờn rừ ràng đõy chỉ là giải phỏp cú tớnh tạm thời trong việc đối phó với bài toán về sóng hài vì thực chất việc giải quyết bài toán không thể dựa vào việc giải quyết riêng cho một vài thiết bị, hơn nữa số tải phi tuyến có tích hợp chức năng hạn chế sóng hài là rất nhỏ so với tổng thể chung. Theo “Quyết định về việc ban hành đấu nối vào hệ thống điện quốc gia” của bộ Công nghiệp năm 2006 số 37/2006/QĐ-BCN có đưa ra nhiều điều luật liên quan đến mức độ sóng hài, đặc biệt là trong điều 7 chương II về.

Theo đó, Giá trị cực đại cho phép (tính theo % điện áp danh định) của tổng mức biến dạng điện áp gây ra bởi các thành phần sóng hài bậc cao đối với các cấp điện áp được quy định trong bảng dưới. Căn cứ các giá trị quy định trong bảng, Cục Điều tiết điện lực chủ trì xây dựng và trình Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ban hành Quy trình kiểm tra và giám sát mức độ phát sóng hài của các thiết bị của đối tác khi đấu nối vào hệ thống điện quốc gia.

KHẢO SÁT HỆ BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ

Do đó để duy trì mật độ từ thông B không đổi trong quá trình điều tốc, điện áp stator phải được điều chỉnh tương ứng với tần số. Việc điều khiển tốc độ của động cơ xoay chiều khó khăn chủ yếu do sự phức tạp khi phải điều chỉnh đồng thời cả điện áp và tần số. − Tương tự như động cơ một chiều, động cơ xoay chiều có mô men đầu ra phụ thuộc vào tích số của mật độ từ thông B và dòng điện rotor IR.

Nếu mô men tải giữ không đổi hoặc là hàm tăng của tốc độ, thì khi đó dòng điện của động cơ phải tăng lên để làm tăng mô men cho cân bằng với mô men cản. Micromaster 420 được lập sẵn với hệ thống các tham số mặc định ( gọi là “factory” ) phù hợp với khá nhiều các ứng dụng điều khiển động cơ đơn giản thường gặp. Cài đặt các thông số cho biến tần sao cho phù hợp với tải động cơ 0.75 kW đã chọn, và tần số đầu ra có thể được điều chỉnh dễ dàng trong quá.

Để thay đổi tải cho biến tần ( động cơ ), ta tăng dần điện áp ra của biến áp tự ngẫu nối với động cơ có puly nhỏ, quan sát trên Ampe kế đo dòng điện vào động cơ để xác định các điểm non tải và đầy tải. Dùng một biến áp tự ngẫu 1 pha LIOA nối qua biến áp cách ly hạ áp rồi sau đó nối Ampe kế, Vônkế để đo điện áp, dòng điện đặt vào cuộn kháng. Ngoài ra còn phải kể đến việc đặt nhiều giả thuyết lý tưởng hóa để thuận lợi cho quá trình tính toán như việc bỏ qua tác dụng của sóng hài đối với thông số cuộn kháng, qua đó chỉ thử nghiệm cuộn kháng ở tần số 50 Hz cũng là nguyên nhân gây sai số giữa kết quả đo đạc thực tế và thiết kế trên lý thuyết.

Tuy nhiên đề tài này đã đem lại cho em nhiều kiến thức thực tế như sử dụng trực tiếp biến tần, đồng hồ vạn năng Energytest 2020E, xây dựng mô hình khảo sát hệ biến tần - động cơ … Dưới đây là những đánh giá những kết quả đạt được của đồ án. Nguồn gốc sinh ra sóng hài là do các tải phi tuyến, các tải này bao gồm các thiết bị điện tử (như các bộ chỉnh lưu, nghịch lưu, .) và các thiết bị điện từ (như mạch từ của động cơ, máy biến áp bị méo phi tuyến). Tác hại của sóng hài cũng rất nhiều như nó gây phát nóng cho động cơ, máy biến áp và làm giảm tuổi thọ của thiết bị dùng điện….Từ đó đưa ra các giải pháp để hạn chế chúng như dùng các bộ lọc (bao gồm bộ loc rẽ nhánh, bộ lọc nối tiếp để bẫy sóng hài, bộ lọc thông thấp LC) và một số thiết bị khác có tác dụng tương tự (sử dụng phương pháp đa xung, máy biến áp nối zigzag.

Ta khảo sát mô hình biến tần- động cơ trong đó công việc tạo tải cho động cơ là khá quan trọng và đưa ra giải pháp dùng một động cơ kéo một động cơ làm máy phát.